كيف توسِّع النباتات قدرتها على استخدام الطاقة الشمسيَّة

عَيَّن الباحثون مسارات تدفق الطاقة التي تربِط جانب الطاقة المرتفع  للطيف الشمسي الممتص مع جانب الطاقة المنخفض، وقدمت دراسة حديثة شرحًا مفصلًا لآلية البناء الضوئي.

وُجد أن النباتات الخضراء تمتص الضوء الذي يتجاوز الطيف الشمسي المرئي، وعلى الرغم من أن عملية البناء الضوئي تتطلب امتصاصًا لطَيفٍ ضوئي واسع العملية تتطلب تدفقًا سريعًا وذو كفاءةٍ عاليةٍ للطاقة التي يجب أن تتحول عبر جزيئات معينة من وبمسار قمعي من طاقة مرتفعةٍ إلى طاقة منخفضة؛ لتؤدي في النهاية إلى فصل الشحنات وشطر الماء.

تؤدي الكاروتينويدات، وهي أصبغة ملحقة بالأصبغة الأساسية لعملية البناء الضوئي دورًا باقتناص الضوء، وفي حماية الأصبغة اليخضورية من الأكسدة عند التعرض للأشعة الضوئية، وفهم هذه الحقائق أضاف تحدٍ جديد مفاده أن هذه الأصبغة ذات حساسية عالية في بيئتها.

الآن؛ اكتشفَ فريق بقيادة Thomas D وVirginia W.Cabot أستاذ مساعد في التطوير الوظيفي أنَّ كل جزيئة من صباغ الكاروتينويد (LHC II)-(Light Harvesting Complex II) معقد اقتناص الضوء الثاني، ضمن المعقد الهوائي الكبير عند النباتات الخضراء تستخدم بوصفها صلة وصل لاقتناص الضوء عبر تجميع الطاقة ونقلها عبر مادةٍ مظلمةٍ مثيرة للجدل، تُظهر هذه العمليات الفيزيائية الضوئية كيف توسِّع النباتات قدرتها على التقاط الطاقة الشمسيَّة والاستفادة منها.

يقول Minjung Son خريج مختبر Schlau-Cohen وأحد مؤلفي ورقة البحث: يجب أن تمتص أجهزة الطاقة الشمسية جزءًا واسعًا من أمواج الطيف المرئي التي تختلف بأطوالها وألوانها؛ لتصبح على مستوى المنافسة مع الوقود الأحفوري (المتشكل من بقايا النباتات والحيوانات)، ويُضيف: "يشكل امتصاص هذه الموجات الطاقية تحديًا يتمثل بالآلية التي تنتقل عن طريقها الطاقة المرتفة قمعيًّا للتحوُّل إلى طاقة منخفضة تُسهم في إنتاج الكهرباء وأخيرًا في انتاج  الكتلة الحيويَّة".

ولإيجاد الجواب أنشأت المجموعة مُخططًا، ويقول Son: "رسمنا خريطة لتعيين مسارات تدفق الطاقة التي تصل جانب الطاقة المرتفع من الطيف الشمسي الممتص بالجانب ذي الطاقة المنخفض، ومن ضمنها مسار واحد عبر المنطقة المظلمة المثيرة للجدل السابقة الذكر"، ويشرح Son: "تؤمن هذه الخريطة مُخططًا لأجهزة الطاقة الشمسية التي تمتص كثيرًا من الطاقة عبر نطاقٍ واسع؛ فضلًا عن ذلك فهي تفسح المجال نحو فهم أفضل للآلية التركيب الضوئي المعقدة عند النباتات".

المصدر: هنا=